DE60020070T2 - CATALYTIC HATCH FILTER WITH POROUS WALLS - Google Patents

CATALYTIC HATCH FILTER WITH POROUS WALLS Download PDF

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Description

  • Diese Erfindung betrifft ein Abgassystem für einen Verbrennungsmotor, umfassend einen Wall-Flow-Filter, und insbesondere ein Abgassystem, worin der Wall-Flow-Filter einen Katalysator umfasst.These The invention relates to an exhaust system for an internal combustion engine, comprising a wall-flow filter, and in particular an exhaust system, wherein the wall-flow filter a Catalyst comprises.
  • Abgase von einem Verbrennungsmotor enthalten eine große Zahl von Bestandteilen, die in Verbindung stehen mit der Schädigung der Gesundheit und der Umwelt. Einer von diesen ist der Bestandteil Ruß. Ein Weg der Steuerung der Menge an Ruß in dem Abgas ist es, einen Filter zu verwenden stromabwärts von dem Abgaskrümmer oder Abgassammler oder Abgasübergangsstück, wobei es das Konzept ist, Ruß, der auf dem Filter abgeschieden ist, zu verbrennen (oxidieren), um dadurch den Filter zu regenerieren.exhaust from an internal combustion engine contain a large number of components, which are associated with the damage to health and the Environment. One of these is the component soot. A way of controlling the Amount of soot in the Exhaust gas is to use a filter downstream from the exhaust manifold or Exhaust manifold or exhaust transition piece, wherein it's the concept, soot, which is deposited on the filter to burn (oxidize), to thereby regenerate the filter.
  • Ein bekannter Typ von einem Rußfilter ist der Wall-Flow-Filter. Dieser Filter kann z.B. hergestellt werden aus einem keramischen Monolith, der Kanäle in einer Wabenanordnung einschließt. Eine typische Ausführungsform ist so ausgeformt, dass jeder Kanal an einem oder dem anderen Ende davon verschlossen oder verstopft ist, und an dem gegenüber liegenden Ende der seitlich und vertikal benachbarten Kanäle. Wenn man sie von einem der beiden Ende betrachtet, nehmen die wechselseitig verschlossenen und offenen Enden der Kanäle das Aussehen eines Schachbretts an. Das keramische Material, aus dem der Filter hergestellt werden kann, besitzt eine Porengröße, die ausreichend ist, um eine Gaspermeabilität oder -durchlässigkeit zu ermöglichen, so dass der Druckverlust oder die Druckabnahme durch den Filter relativ niedrig ist, der aber den Durchgang von Ruß verhindert. Auf diese Weise wird Ruß aus den Abgasen gefiltert.One known type of soot filter is the wall flow filter. This filter may e.g. getting produced from a ceramic monolith, the channels in a honeycomb arrangement includes. A typical embodiment is shaped so that each channel is at one end or the other it is closed or blocked, and on the opposite End of the laterally and vertically adjacent channels. If you take them from one considered the two end, take the mutually closed and open ends of the channels the appearance of a chessboard. The ceramic material, from The filter can be made, has a pore size, the is sufficient to gas permeability or permeability to enable so that the pressure loss or pressure drop through the filter is relatively low, but prevents the passage of soot. In this way, soot is out the exhaust gases filtered.
  • Die EP 0 341 832 A und die entsprechende US 4 902 487 A beschreiben ein Verfahren und Behandlungssystem für Ruß enthaltendes Abgas, wobei das Gas auch Stickstoffoxid (NO) enthält, wobei das Verfahren ein Überleiten des Gases unfiltriert über einen Oxidationskatalysator umfasst, um NO in Stickstoffdioxid (NO2) zu überführen, das Sammeln des Rußes auf einem Filter stromabwärts und das Verbrennen des gesammelten Rußes kontinuierlich bei unter 400 °C durch Umsetzung mit dem NO2; und es gab neueste Vorschläge, weitere Stufen zu dem Verfahren und System anzufügen, z.B. Stufen zur Entfernung von Stickstoffoxiden (NOx) (s. EP 0 758 713 A ). Die EP 0 341 832 A und US 4 902 487 A beschreiben die Continuously Regenerating Trap (CRT® (kontinuierliche regenerierende Abscheider))-Technologie von Johnson Matthey und sind hierin durch Bezugnahme einverleibt.The EP 0 341 832 A and the corresponding one US 4,902,487 A. describe a method and treatment system for soot-containing exhaust gas, wherein the gas also contains nitrogen oxide (NO), the method comprising passing the gas unfiltered over an oxidation catalyst to convert NO to nitrogen dioxide (NO 2 ), collecting the soot on a Filter downstream and burning the collected soot continuously at below 400 ° C by reaction with the NO 2 ; and there have been recent proposals to add further steps to the process and system, eg, stages for removal of nitrogen oxides (NO x ) (s. EP 0 758 713 A ). The EP 0 341 832 A and US 4,902,487 A. describe the Continuously Regenerating Trap ( CRT® (Continuous Regenerative Separator)) technology of Johnson Matthey and incorporated herein by reference.
  • In dem Verfahren, das in der EP 0 341 832 A beschrieben ist, werden die Oxidationsstufe und die Stufe der Filterverbrennung durchgeführt in zwei verschiedenen Wabenanordnungen, jede in einer getrennten Ummantelung oder Kanne oder eines Kanisters oder befestigt innerhalb einer einzelnen Kanne oder eines einzelnen Kanisters. Es gibt jedoch Schwierigkeiten beim Einsatz beider Ausführungsformen. Eine Schwierigkeit bei der erst genannten Ausführungsform ist die, dass es nur beschränkten Raum gibt unterhalb eines Fahrzeugs, um jede Ummantelung oder Kanne oder Kanister anzubringen. In der letzt genannten Ausführungsform ist es eine Schwierigkeit, dass der Aufbau oder die Konstruktion der Kanne oder des Kanisters kompliziert ist. Wenn weitere Verfahrensstufen stromabwärts benötigt werden, werden diese Probleme noch verschlimmert.In the procedure, which in the EP 0 341 832 A 10, the oxidation stage and the stage of filter combustion are carried out in two different honeycomb arrangements, each in a separate casing or jug or canister, or mounted within a single can or a single canister. However, there are difficulties in using both embodiments. A difficulty in the former embodiment is that there is limited space below a vehicle to mount each shroud or can or canister. In the last-mentioned embodiment, it is a problem that the construction or the construction of the jug or the canister is complicated. As further downstream processing steps are needed, these problems are exacerbated.
  • Wir fanden nun, dass diese und weitere Probleme oder Schwierigkeiten überwunden oder vermindert werden können durch Ausführung von jeder der Behandlungsstufen auf einem einzelnen Wall-Flow-Filter oder einzelnen "Klotz" oder "Ziegel" ("brick"). Die US 5 089 237 A offenbart einen Ruß verbrennungsfilter für ein Abgassystem von einem Verbrennungsmotor, wobei der Filter einen porösen keramischen Wabenblock einschließt, der Kanäle aufweist, die wechselseitig an den Enden verschlossen oder verstopft sind, um einen Strömungsweg durch die Scheidewände der Kanäle zu definieren, wobei die Wände an dem Einlassende eine katalytische Beschichtung aufweisen. Wir vollziehen aus diesem Dokument nach, dass der Filter in einem diskontinuierlichen Verfahren verwendet wird, in dem es gestattet wird, dass sich Ruß an dem Filter ansammelt oder akkumuliert und periodisch abgebrannt wird durch Erhöhung der Temperatur und durch Gewährleistung, dass ausreichend Sauerstoff (O2) verfügbar ist. Wegen der Verbrennung einer beträchtlichen Menge an Ruß in einem relativ kleinen Raum werden Temperaturen leicht erreicht, die hoch genug sind, um zerstörerische Effekte oder Wirkungen auf den Filter auszuüben. Um einen solchen Effekt oder eine solche Wirkung zu begrenzen, stellt der Filter der US 5 089 237 A einen gasdichten Bereich in den Scheidewänden an dem Stromabwärtsende der Stromaufwärtskanäle bereit. Obwohl ausgeführt wird, dass die katalytische Beschichtung die Temperatur erniedrigt, bei der eine Rußverbrennung stattfindet, ist es ersichtlich, dass sie den gasdichten Bereich nicht unnötig macht.We have now found that these and other problems or difficulties can be overcome or reduced by performing each of the treatment steps on a single wall-flow filter or individual "brick" or "brick". The US 5 089 237 A discloses a soot combustion filter for an exhaust system of an internal combustion engine, the filter including a porous ceramic honeycomb block having channels mutually closed or plugged at the ends to define a flow path through the partitions of the channels Inlet end have a catalytic coating. We conclude from this document that the filter is used in a batch process in which soot is allowed to accumulate or accumulate on the filter and periodically burned off by raising the temperature and ensuring that sufficient oxygen (O 2 ) is available. Because of the combustion of a considerable amount of soot in a relatively small space, temperatures sufficiently high enough to exert destructive effects or effects on the filter are readily achieved. To limit such effect or effect, the filter provides the US 5 089 237 A provide a gas tight region in the baffles at the downstream end of the upstream channels. Although it is stated that the catalytic coating lowers the temperature at which soot combustion occurs, it is apparent that it does not make the gas-tight region unnecessary.
  • Gemäß einem Gesichtspunkt stellt die Erfindung eine Abgasvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereit, wobei die Vorrichtung umfasst einen Wall-Flow-Filter, wobei der Filter umfasst eine Wabenanordnung, die eine Vielzahl von ersten Kanälen definiert, die an einem Stromaufwärtsende verstopft sind und eine Vielzahl von zweiten Kanälen, die an dem Stromaufwärtsende nicht verstopft sind aber an dem Stromabwärtsende verstopft sind; einen Oxidationskatalysator zur Oxidation von NO in einem Abgas zu NO2, wobei der Oxidationskatalysator auf einer im Wesentlichen Gas undurchlässigen Zone an einem Stromaufwärtsende der zweiten Kanäle angeordnet ist, eine Gas durchlässige Filterzone stromabwärts von dem Oxidationskatalysator zum Abscheiden von Ruß und einen NOx-Absorber stromabwärts von der Filterzone, wobei der NOx-Absorber an einer im Wesentlichen Gas undurchlässigen Zone auf den ersten Kanälen angeordnet ist, wobei Ruß, der aus dem Abgas gefiltert wird, kontinuierlich verbrannt wird in NO2 bei bis zu 400 °C.In one aspect, the invention provides an exhaust device for an internal combustion engine, the device comprising a wall-flow filter, the filter comprising a honeycomb arrangement defining a plurality of first channels plugged at an upstream end and a plurality of second ones Channels that are not clogged at the upstream end but clogged at the downstream end; an oxidation catalyst for the oxidation of NO in an Ab gas to NO 2 , wherein the oxidation catalyst is disposed on a substantially gas-impermeable zone at an upstream end of the second channels, a gas-permeable filter zone downstream of the oxidation catalyst for separating soot and a NO x absorber downstream of the filter zone, wherein the NO x absorber is disposed on a substantially gas-impermeable zone on the first channels, wherein soot filtered from the exhaust gas is continuously burned in NO 2 at up to 400 ° C.
  • Der Begriff "kontinuierlich" bedeutet, dass gesammelter Ruß in einem kontinuierlichen Abgasstrom oder -fluss verbrannt wird; er schließt auf diese Weise (außer in dem Fall einer Fehlfunktion) die Verbrennung von einer großen Menge von gesammeltem oder akkumuliertem Ruß aus. Er schließt jedoch relativ kleine Variationen in dem Wert oder der Konzentration an gesammeltem Ruß ein und in der Gaszusammensetzung als Antwort auf normale Veränderungen der Motorbetriebsbedingungen und auf eine kurzzeitige Injektion von Reduktanten oder NOx-spezifischen Reaktanten, um NOx stromabwärts von dem Filter zu entfernen.The term "continuous" means that collected soot is burned in a continuous exhaust stream or flow; it thus excludes combustion of a large amount of collected or accumulated soot (except in the case of malfunction). However, it includes relatively small variations in the value or concentration of collected carbon black and in the gas composition in response to normal changes in engine operating conditions and a short term injection of reductants or NO x specific reactants to remove NO x downstream of the filter ,
  • Um Missverständnissen entgegenzutreten oder zu vermeiden, meinen wir in dieser Beschreibung mit "absorbieren" eine maßgebliche oder einschlägige Spezies auf einer maßgeblichen oder einschlägigen Oberfläche von einem Körper aufzunehmen oder einzubehalten (andernfalls "adsorbieren") und/oder eine Spezies unterhalb der Oberfläche von einem Körper, d.h. innerhalb des Körpers, aufzunehmen oder einzubehalten.Around misunderstandings to oppose or avoid, we mean in this description with "absorb" a significant or relevant Species on a governing or relevant surface from a body absorb or retain (otherwise "adsorb") and / or a species below the surface from a body, i.e. within the body, to take or retain.
  • Abgase aus einem Verbrennungsmotor enthalten auch einen unverbrannten Kohlenwasserstoff (KW), Kohlendioxid (CO2), Kohlenmonoxid (CO), Dampf (H2O(g)) uns Stickstoff (N2). Ihre Gehalte an NOx umfassen NO und NO2, wobei der überwiegende Anteil NO ist. Zumindest ausreichend NOx sollte vorliegen, um nach der katalytischen Oxidation von NO zu NO2, mindestens genug NO2 bereitzustellen, um den gesammelten Ruß, wie er gebildet wird, zu oxidieren, oder nach einer kleinen Ansammlung oder Akkumulation von Ruß. Wie in der oben genannten EP 0 341 832 A und in der WO 00 74 823 A beschrieben, kann zusätzliches NOx zugeführt werden oder geliefert werden durch z.B. Injizieren von Salpetersäure oder dem Produkt von lokaler Oxidation von Ammoniak (NH3) oder einem Ammoniakvorläufer, wie Harnstoff.Exhaust gases from an internal combustion engine also contain an unburned hydrocarbon (HC), carbon dioxide (CO 2 ), carbon monoxide (CO), steam (H 2 O (g)) and nitrogen (N 2 ). Their levels of NO x include NO and NO 2 , with the majority being NO. At least enough NO x should be present to provide at least enough NO 2 after the catalytic oxidation of NO to NO 2 to oxidize the collected soot as it is formed, or after a small accumulation or accumulation of soot. As in the above EP 0 341 832 A and described in WO 00 74 823 A, additional NO x may be supplied or delivered by, for example, injecting nitric acid or the product of local oxidation of ammonia (NH 3 ) or an ammonia precursor, such as urea.
  • Der Filter zur Verwendung in der Abgasvorrichtung der vorliegenden Erfindung stellt einen gasförmigen Strömungspfad bereit, der definiert ist zum Teil durch die offenen Enden von jedem Kanal, der verschlossen oder verstopft ist an dem Stromabwärtsende, und die Poren der Gas durchlässigen Wand des Kanals. Ruß in dem gasförmigen Abgas tritt in den Kanal ein, kann aber nicht durch die Poren der Kanalwand dringen oder passieren. Auf diese Weise wird Ruß aus dem gasförmigen Abgas filtriert durch die Poren des Filters. Außerdem wird das gasförmige Abgas dazu gezwungen, über die gesamte Zone zu strömen, die den Oxidationskatalysator trägt, da die Wand des Filters, auf der er getragen wird, im Wesentlichen Gas undurchlässig ist. Dies erlaubt die bestmögliche Ausbeute von NO2 aus NO bei einer gegebenen Temperatur und vermeidet auch eine Anbackung des Katalysators im Ruß.The filter for use in the exhaust device of the present invention provides a gaseous flow path defined in part by the open ends of each channel that is occluded or plugged at the downstream end and the pores of the gas permeable wall of the channel. Soot in the gaseous exhaust gas enters the channel, but can not penetrate or pass through the pores of the channel wall. In this way, soot from the gaseous exhaust gas is filtered through the pores of the filter. In addition, the gaseous exhaust gas is forced to flow over the entire zone carrying the oxidation catalyst since the wall of the filter on which it is carried is substantially gas impermeable. This allows the best possible yield of NO 2 from NO at a given temperature and also avoids caking of the catalyst in the carbon black.
  • Vorzugsweise ist die Anordnung von Kanälen, die an den Stromaufwärts- und Stromabwärtsenden des Filters verschlossen oder verstopft sind so, dass jeder Kanal des Filters an dem einen oder anderen Ende davon verschlossen oder verstopft ist und an dem gegenüberliegenden Ende der seitlich und vertikal benachbarten Kanäle, obwohl anderen Konfigurationen oder Gestaltungen verwendet werden können. Zum Beispiel in einer Anordnung von gestreiftem Aussehen sind erste Längsanordnungen oder Längsfelder oder Längsreihen an einem Ende geschlossen oder verstopft, und die Längsreihen oder Längsanordnungen von Kanälen an beiden Seiten der ersten Anordnungen sind an den entgegengesetzten Enden des Filters geschlossen oder verstopft, und so weiter. Die Bereitstellung eines Filters, der zumindest einige nicht verstopfte oder nicht verschlossene Kanäle einschließt, um dadurch als eine Umgehung oder Überbrückung für die Filterkanäle wirken, ist auch innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung. Die nicht verschlossenen Kanäle können auch verwendet werden, um einen Reaktanten einzuführen, der stromabwärts benötigt wird von der Wall-Flow-Filterzone.Preferably is the arrangement of channels, at the upstream and downstream ends The filter is plugged or plugged so that each channel the filter is closed at one or the other end thereof is clogged and on the opposite End of laterally and vertically adjacent channels, although other configurations or designs can be used. For example in one Arrangement of striped appearance are first longitudinal arrangements or longitudinal fields or longitudinal rows closed or plugged at one end, and the longitudinal rows or longitudinal arrangements of channels on both sides of the first arrangements are at the opposite Ends of the filter are closed or clogged, and so on. The Providing a filter that did not clog at least some or not sealed channels includes, thereby act as a bypass or bypass for the filter channels, is also within the scope of the present invention. The unclosed channels can also be used to introduce a reactant, the downstream is needed from the wall-flow filtration zone.
  • Die Kanäle sind im Querschnitt vorzugsweise quadratisch, können aber auch eine andere Form annehmen, wie eine kreisförmige, rechteckige, hexagonale oder dreieckige.The channels are preferably square in cross-section, but can also be another Take shape, like a circular, rectangular, hexagonal or triangular.
  • Vorzugsweise verstopft oder blockiert der Oxidationskatalysator, der vorteilhafterweise eine Verbindung ist, die ein Platingruppenmetall (PGM), wie Platin (Pt) oder Palladium (Pd) einschließt, die Filterporen in der Gas undurchlässigen, um dadurch die Zone oder den Bereich im Wesentlichen Gas undurchlässig zu machen. Materialien der Qualität eines Filters zur Herstellung des Filters weisen geeigneterweise einen mittleren Porendurchmesser auf im Bereich von 0,4 bis 20 × 10–3 inch (1 bis 50 μm) für Gasbehandlungen bei etwa atmosphärischem Druck, aber andere Werte können geeigneter sein für Flüssigkeiten oder bei höheren oder niedrigeren Drucken. Obwohl es möglich ist, einen Filter herzustellen, in dem das Filtermaterial selbst Gas undurchlässig ist, oder die Porengröße abgestuft ist, so dass der Stromaufwärtsteil von verstopften oder verschlossenen Kanälen an dem Stromabwärtsende Gas un durchlässig ist aber die Gasdurchlässigkeit oder -permeabilität zunimmt in Richtung der Filterzone, bevorzugen wir, dass das Filtermaterial von gleichmäßiger oder gleichartiger Porengröße ist, und dass Zonen, die den Katalysator tragen, Gas undurchlässig gemacht sind durch Aufbringung oder Auftragung von Materialien darauf. Wenn der Filter keramisch ist, kann er ein Produkt eines Formens (z.B. durch Extrusion oder Extrudieren oder Strangpressen) sein und einer Zusammensetzung, die ausreichend flüchtiges Material enthält zum Austreten aus den benötigten Poren, sobald einmal entfernt, z.B. durch Calcinieren. Der Filter, ob aus Keramik oder Metall, kann das Produkt eines Pressens oder Formens und Sinterns von einem Pulver sein, unter Umständen über einen Schaum. Während das Filtermaterial aus Metall sein kann, bevorzugen wir, dass es aus einem keramischen Material ist, wie Cordierit, Aluminiumoxid, Mullit, Siliciumcarbid, Zirkoniumoxid oder Natrium/Zirkoniumoxid/Phosphat. Die Waben oder Wabenanordnung weist typischerweise mindestens 50 Zellen pro Quadratinch auf ((cpsi)(7,75 cm–2), unter Umständen mehr, z.B. bis zu 800 cpsi (124 cm–2)). Im Allgemeinen ist der Bereich von 100 bis 600 cpsi (15,5 bis 93 cm–2) bevorzugt, wovon 200 bis 400 cpsi (31 bis 62 cm–2) am meisten bevorzugt ist.Preferably, the oxidation catalyst, which advantageously is a compound including a platinum group metal (PGM), such as platinum (Pt) or palladium (Pd), which blocks filter pores in the gas, thereby blocking or blocking the zone or region substantially gas-impermeable close. Materials of the quality of a filter for making the filter suitably have a mean pore diameter in the range of 0.4 to 20 x 10 -3 inches (1 to 50 microns) for gas treatments at about atmospheric pressure, but other values may be more suitable for liquids or at higher or lower pressures. Although it is possible to make a filter in which the filter material itself is gas impermeable or the pore size is graded so that the upstream portion is clogged or closed However, gas permeability or permeability increases towards the filter zone, we prefer that the filter material be of uniform or similar pore size, and that zones carrying the catalyst be rendered gas impermeable by application or Application of materials on it. If the filter is ceramic, it may be a product of molding (eg, by extrusion or extruding or extrusion molding) and a composition containing sufficient volatile material to exit the required pores once removed, eg, by calcination. The filter, whether ceramic or metal, may be the product of a press or molding and sintering of a powder, possibly via a foam. While the filter material may be metal, we prefer that it be of a ceramic material such as cordierite, alumina, mullite, silicon carbide, zirconia or sodium / zirconia / phosphate. The honeycomb or honeycomb assembly typically has at least 50 cells per square inch ((cpsi) (7.75 cm -2 ), perhaps more, eg, up to 800 cpsi (124 cm -2 )). Generally, the range of 100 to 600 cpsi (15.5 to 93 cm -2 ) is preferred, of which 200 to 400 cpsi (31 to 62 cm -2 ) is most preferred.
  • Die Stromabwärtskanäle des Filters schließen einen Katalysator für einen NOx-Absorber (oder NOx-Abscheider oder -Falle) und gegebenenfalls einen NOx-Reduktionskatalysator oder Katalysator zur selektiven Katalysatorreduktion (SCR (selective catalytic reduction)) stromabwärts von dem NOx-Absorber ein. Die Kombination der CRT®-Technologie und der SCR von NOx mit einer Stickstoff enthaltenden Verbindung, wie NH3 oder Harnstoff, ist beschrieben in unserer WO 99 39 809. Bei einer weiteren Ausführungsform können die Kanäle stromaufwärts von dem Oxidationskatalysator einen Schwefeloxid (SOx)-Absorber (SOx-Abscheider oder -Falle) einschließen. Der SOx-Absorber stromaufwärts kann eingeschlossen sein bei Ausführungsformen mit oder ohne den NOx-Absorber oder NOx-Reduktionskatalysator oder SCR-Katalysator. Wie bei der Zone, die den Oxidationskatalysator einschließt, ist bei Ausführungsformen, die einen oder mehr der SOx-Absorber, NOx-Absorber oder NOx-Reduktionskatalysator oder SCR-Katalysator einschließen, die Zonen von jedem Katalysator oder Absorber im Wesentlichen Gas undurchlässig, und die Gasundurchlässigkeit wird vorzugsweise bereitgestellt durch den Katalysator oder Absorber oder den Katalysatorträger oder Absorberträger.The downstream passages of the filter include a NO x absorber (or NO x trap or trap) catalyst and, optionally, a NO x reduction catalytic converter or selective catalytic reduction (SCR) catalyst downstream of the NO x absorber one. The combination of the CRT® technology and the SCR of NO x with a nitrogen-containing compound such as NH 3 or urea is described in our WO 99 39 809. In another embodiment, the channels upstream of the oxidation catalyst may contain a sulfur oxide (SO x ) absorber (SOx -Abscheider or trap) form. The SO x absorber upstream may be included in embodiments with or without the NO x absorber or NO x reduction catalyst or SCR catalyst. As with the zone that includes the oxidation catalyst, in embodiments that include one or more of the SO x absorbers, NO x absorber, or NO x reduction catalyst or SCR catalyst, the zones of each catalyst or absorber are substantially gas impermeable and the gas impermeability is preferably provided by the catalyst or absorber or the catalyst carrier or absorber carrier.
  • Der NOx-Absorber/Abscheider umfasst eine Verbindung, die ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall, Seltenerdmetall oder Übergangsmetall oder ein gemischtes Oxid einschließt, das im Stande ist, Nitrate zu bilden und/oder Nitrite von geeigneter Stabilität bei nicht reduzierenden Bedingungen und zur Entwicklung von Stickstoffoxiden und/oder Stickstoff bei reduzierenden Bedingungen, einen Oxidationskatalysator, vorzugsweise Pt, und einen Reduktionskatalysator, vorzugsweise Rhodium (Rh). Komposit- oder Verbundoxide von z.B. ein Erdalkalimetall und Kupfer können auch verwendet werden, wie (unter Anwendung der Buchstabencodes des Periodensystems) Ba-Cu-O oder MnO2-BaCuO2, unter Umständen unter Zugabe von CeO2, oder Y-Ba-Cu-O und Y-Sr-Co-O. Der NOx-Reduktionskatalysator wird in der Regel ein oder mehr PGM(e) einschließen, aber insbesondere Pt, Pt/Rh, Pd/Rh oder Pt/Pd/Rh. Der SCR-Katalysator kann ein auf Kupfer basierendes Material sein, Pt, ein gemischtes Oxid von Vanadium (V2O5) und Titanoxid (TiO2) oder ein Zeolith oder Gemische von zwei oder mehr davon und ist vorzugsweise V2O5M/O3/TiO2. Für weitere Informationen kann Bezug genommen werden auf unsere WO 99 55 446 und WO 99 39 809. Der SOx-Absorber kann ein Erdalkalimetalloxid oder Alkalimetalloxid oder Gemische von zwei oder mehr davon einschließen. Bezug genommen werden kann auf unsere EP 0 814 242 A für weitere Einzelheiten.The NO x absorber / precipitator comprises a compound including an alkali metal, an alkaline earth metal, rare earth metal or transition metal, or a mixed oxide capable of forming nitrates and / or nitrites of suitable stability under non-reducing conditions and for the development of Nitrogen oxides and / or nitrogen at reducing conditions, an oxidation catalyst, preferably Pt, and a reduction catalyst, preferably rhodium (Rh). Composite or composite oxides of, for example, an alkaline earth metal and copper may also be used, such as (using the letter codes of the Periodic Table) Ba-Cu-O or MnO 2 -BaCuO 2 , possibly with the addition of CeO 2 , or Y-Ba-Cu -O and Y-Sr-Co-O. The NO x reduction catalyst will typically include one or more PGM (s), but especially Pt, Pt / Rh, Pd / Rh or Pt / Pd / Rh. The SCR catalyst may be a copper-based material, Pt, a mixed oxide of vanadium (V 2 O 5 ) and titanium oxide (TiO 2 ), or a zeolite or mixtures of two or more thereof, and is preferably V 2 O 5 M / O 3 / TiO 2 . For further information, reference may be made to our WO 99 55 446 and WO 99 39 809. The SO x absorber may include an alkaline earth metal oxide or alkali metal oxide or mixtures of two or more thereof. Reference can be made to ours EP 0 814 242 A for more details.
  • In der Abgasvorrichtung, bei der der Filter einen NOx-Reduktionskatalysator umfasst oder einen SCR-Katalysator, kann die Vorrichtung Mittel einschließen, um ein Reduktionsmittel und/oder NOx-spezifischen Reaktanten kontinuierlich oder intermittierend stromaufwärts von diesen Katalysatoren zu injizieren. Der Oxidationskatalysator der Erfindung kann in zwei Teilen vorliegen, optimiert jeweils für die Oxidation von KW und CO oder für die Umsetzung von NO zu NO2. Bei der Ausführungsform, die sowohl den NOx-Absorber als auch Reduktionskatalysator einschließt, können sie in verschiedenen Bereichen des Filters oder vereinigt sein, z.B. gemeinsam präzipitiert oder copräzipitiert oder gemeinsam imprägniert oder coimprägniert oder vorliegen als Kernverbundschichten oder Sandwichschichten oder als relativ feine (z.B. 1 bis 500 μm) Teilchen oder überlagert in verschiedenen Grundierungen oder Washcoats.In the exhaust apparatus wherein the filter comprises a NO x reduction catalyst or an SCR catalyst, the apparatus may include means for continuously injecting a reducing agent and / or NO x -specific reactant upstream or intermittently upstream of these catalysts. The oxidation catalyst of the invention may be present in two parts, optimized respectively for the oxidation of HC and CO or for the conversion of NO to NO 2 . In the embodiment involving both the NO x absorber and the reducing catalyst, they may be in different regions of the filter or combined, eg co-precipitated or co-precipitated or co-impregnated or co-impregnated or present as core composite layers or sandwich layers or as relatively fine (eg 1 to 500 μm) particles or superimposed in different primers or washcoats.
  • Vorzugsweise wird der oder jeder Katalysator oder Absorber gehalten oder getragen auf einem Oxidträger mit großer Oberfläche, vorzugsweise Aluminiumoxid (Al2O3), TiO2 oder Zirkoniumoxid (ZrO2) aber der oder jeder Katalysator oder Absorber kann direkt getragen werden durch den Filter, d.h. ohne zusätzlichen Oxidträger mit großer Oberfläche.Preferably, the or each catalyst or absorber is supported or supported on a high surface area oxide support, preferably alumina (Al 2 O 3 ), TiO 2 or zirconia (ZrO 2 ) but the or each catalyst or absorber may be supported directly by the filter, ie without additional oxide carrier with a large surface.
  • Wünschenswert erhöht der/die Katalysator(en) und, wo vorliegend, der/die Absorber, ob getragen auf einem Oxid mit großer Oberfläche oder direkt durch den Filter, den örtlichen oder lokalen Druckverlust oder das Druckgefälle von dem Wall-Flow-Filter um einen Faktor von mindestens 2 und vorzugsweise bis zu 10. Bei einer Ausführungsform kann die Filterzone selbst katalysiert werden. Ein geeigneter Katalysator ist ein Oxidationskatalysator, um bei dem Verbrennen des Rußes zu unterstützen, aber noch bevorzugter schließt der Katalysator ein unedles Metall ein, wie Magnesiumoxid (MgO) und am meisten bevorzugt ist der Katalysator eine Kombination von Lanthan (La), Cäsium (Cs) und Vandadiumpentoxid (V2O5). Wo das unedle Metall MgO ist, ist ein bevorzugter Katalysator Pt auf MgO. Wenn die Oberflächen der Poren der Filterzone ausgelegt sind, um einen Katalysator zu tragen, kann der Porendurchmesser in dem oberen fünften von dem oben genannten Bereich oder noch höher sein, aber eine solche Beschichtung sollte dünn genug sein, um den Bedarf an großen Poren zu vermeiden, das den Filter strukturell schwächen würde.Desirably, the catalyst (s) and, where present, the absorber, whether supported on a high surface area oxide or directly through the filter, increases the local or local pressure drop or pressure drop from the wall flow filter by one Factor of at least 2, and preferably up to 10. In one embodiment In this way, the filter zone itself can be catalyzed. A suitable catalyst is an oxidation catalyst to assist in the combustion of the carbon black, but more preferably, the catalyst includes a non-noble metal such as magnesium oxide (MgO), and most preferably the catalyst is a combination of lanthanum (La), cesium (Cs ) and vanadium pentoxide (V 2 O 5 ). Where the base metal is MgO, a preferred catalyst is Pt on MgO. If the surfaces of the pores of the filter zone are designed to support a catalyst, the pore diameter may be in the upper fifth of the above range or even higher, but such a coating should be thin enough to avoid the need for large pores that would structurally weaken the filter.
  • "Alkalimetall", wie hierin definiert, schließt Kalium (K), Natrium (Na), Lithium (Li), Rubidium (Rb) oder Cs ein; "Erdalkalimetall" schließt Barium (Ba), Calcium (Ca), Strontium (Sr) oder Magnesium (Mg) ein; und "Seltenerdmetall" schließt Cer (Ce), La oder Ytrrium (Y) oder andere Lanthanoide ein."Alkali metal" as defined herein excludes potassium (K), sodium (Na), lithium (Li), rubidium (Rb) or Cs; "Alkaline earth metal" includes barium (Ba), calcium (Ca), strontium (Sr) or magnesium (Mg); and "rare earth metal" includes cerium (Ce), La or Ytrrium (Y) or other lanthanides.
  • Der Filter zur Verwendung bei der Erfindung kann auf eine beliebige zweckmäßige Weise gepackt sein. Packmaterialien, die üblicherweise verwendet werden in der Technik schließen ein keramisches oder Stahldrahtnetz ein zum Einhüllen und Isolieren des Filterkerns; Endverschlüsse oder Endstopfen, um undichte Stellen für das Abgas durch das Drahtnetz oder Gitter zu verhindern oder um die Matte zu stützen; und Stahl für die Umhüllung oder Kanne oder Kanister. Ein geeigneter Binder kann verwendet werden, um den Übergang zwischen den Einlass- und Auslassrohren und dem Filterquerschnitts bereitzustellen. Öffnungen für die Injektion von Zusätzen oder Additiven oder die Einführung von Sensoreinrichtungen für fahrzeugeigene Diagnosen oder Diagnoseeinrichtungen können auch bereitgestellt werden, wo es notwendig ist.Of the Filter for use in the invention may be of any type appropriate way be packed. Packing materials that are commonly used close in the art a ceramic or steel wire net for wrapping and insulating the filter core; terminations or end plug to leak the exhaust gas through the wire mesh or to prevent grids or to support the mat; and Steel for the serving or jug or canister. A suitable binder can be used to the transition between the inlet and outlet tubes and the filter cross-section provide. openings for the Injection of additives or Additives or the introduction of sensor devices for On-board diagnostics or diagnostic facilities can also be provided where necessary.
  • Der Filter zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung kann hergestellt werden nach Verfahren, die im Stand der Technik bekannt sind, wie beispielhaft ausgeführt durch die Veranschaulichung im Folgenden. Ein Verfahren zur Herstellung eines Filters zur Verwendung bei der Erfindung umfasst ein stufenweises Eintauchen in Lösungen und/oder Dispersionen von Vorläufern oder Vorläuferverbindungen des Katalysators oder Absorbers. Bei bevorzugten Ausführungsformen dieses Verfahren schließt das Verfahren die Stufen eines Beschichtens einer Wand von einem Kanal von einem Wall-Flow-Monolithen ein mit mindestens einem Material, das wirksam oder effektiv ist, um lokal oder örtlich die Gasdurchlässigkeit der Wand zu erniedrigen; und dann das Auftragen auf die beschichtete Wand von mindestens einem Katalysator oder Absorber und gegebenenfalls ein Calcinieren des beschichteten Monoliths.Of the Filter for use in the present invention can be made are prepared by methods known in the art, such as exemplified by the illustration below. A method of manufacture a filter for use in the invention comprises a staged one Immersion in solutions and / or dispersions of precursors or precursor compounds the catalyst or absorber. In preferred embodiments this procedure closes that Processes the steps of coating a wall of a channel from a wall-flow monolith with at least one material, which is effective or effective to local or local gas permeability to humiliate the wall; and then applying to the coated Wall of at least one catalyst or absorber and optionally a calcination of the coated monolith.
  • Wir bevorzugen jedoch, die Vorrichtung und das Verfahren zu verwenden, wie beschrieben in unserer WO 99 47 260. In diesem Verfahren wird der Filter hergestellt gemäß den Stufen von:
    • (i) Anordnen einer Behältereinrichtung auf der Oberseite eines Wall-Flow-Monoliths, der eine Vielzahl von Kanälen in Wabenanordnung aufweist, wobei mindestens einige der Kanäle an dem Stromaufwärtsende verschlossen oder verstopft sind und mindestens einige der Kanäle, die an dem Stromaufwärtsende nicht verschlossen oder verstopft sind an dem Stromabwärtsende verschlossen sind; und dann
    • (ii) Zudosieren einer vorgegebenen Menge einer Flüssigkeit, die eine Grundierungs- oder Washcoat-Aufschlämmung ist, oder einer Lösung von einer Katalysator- oder Katalysatorvorläuferverbindung oder eines Gemischs von den zweien, in die Behältereinrichtung; oder umgekehrt und dann
    • (iii) durch Anlegen von Druck oder einem Vakuum, Abziehen der Flüssigkomponente in mindestens einen Teil der offenen Wall-Flow-Monolithkanäle, und ein Zurückhalten von im Wesentlichen der gesamten Menge innerhalb der Kanäle.
    However, we prefer to use the apparatus and method as described in our WO 99 47 260. In this method the filter is made according to the steps of:
    • (i) placing a container means on top of a wall-flow monolith having a plurality of honeycomb channels, at least some of the channels being closed or plugged at the upstream end, and at least some of the channels not being closed at the upstream end clogged are closed at the downstream end; and then
    • (ii) metering a predetermined amount of a liquid, which is a primer or washcoat slurry, or a solution of a catalyst or catalyst precursor compound or a mixture of the two, into the container means; or vice versa and then
    • (iii) by applying pressure or a vacuum, withdrawing the liquid component into at least a portion of the open wall flow monolith channels, and retaining substantially all of the amount within the channels.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform wird das obige Verfahren angewendet auf einen nicht verschlossenen oder nicht verstopften Monolithen, und die Kanäle werden verschlossen oder verstopft nachdem die Beschichtungen aufgebracht worden sind. Wenn ein Ende eines Kanals zu verschließen oder zu verstopfen ist, schließt das Verfahren die Stufe eines Entfernens der Beschichtung, die auf das Ende aufgebracht wurde vor dem Verschließen oder Verstopfen ein. Bei einer weiteren Ausführungsform schließt das Verfahren die Stufe der Beschichtung nur der Enden der Kanäle ein, die vorherbestimmt werden, um nicht verschlossen oder nicht verstopft zu bleiben, d.h. die Beschichtung wird nicht aufgewendet oder aufgebracht auf ein Ende von einem Kanal, das zu verschließen oder zu verstopfen ist.at a further embodiment the above procedure is applied to an unclosed one or unclogged monoliths, and the channels are closed or clogged after the coatings have been applied. If closing or clogging one end of a channel, includes the process involves the step of removing the coating on top of the end was applied before closing or plugging. at a further embodiment that concludes Process the coating only at the ends of the channels, which are predestined to be unclogged or unclogged to stay, i. the coating is not applied or applied on one end of a channel that is to be closed or clogged.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren die Stufe der Auftragung oder Aufbringung einer Beschichtungsmasse zum Schutz vor aggressiven Medien oder eines Resists auf eine Region oder einen Bereich, wo die Aufbringung oder Auftragung einer Grundierung oder Washcoat oder einer Lösung oder Suspension von einem Katalysator oder Katalysatorvorläufer oder eines Gemischs davon zu verzögern ist. Die Beschichtungsmasse (Resist) kann z.B. ein Wachs oder Stearinsäure sein.at a preferred embodiment the process includes the step of application or application a coating material for protection against aggressive media or Resist to a region or area where the application is or application of a primer or washcoat or a solution or Suspension of a catalyst or catalyst precursor or to delay a mixture thereof is. The coating composition (resist) may e.g. a wax or stearic acid.
  • Unter einem weiteren Gesichtspunkt stellt die vorliegende Erfindung einen Verbrennungsmotor bereit, der eine Abgasvorrichtung gemäß der Erfindung einschließt. Vorzugsweise ist der Verbrennungsmotor ein Dieselmotor.Under In another aspect, the present invention provides a Internal combustion engine, which is an exhaust device according to the invention includes. Preferably, the internal combustion engine is a diesel engine.
  • Unter einem weiteren Gesichtspunkt stellt die Erfindung ein Fahrzeug bereit, das ausgestattet ist mit einem Verbrennungsmotor, vorzugsweise einem Dieselmotor, der eine Abgasvorrichtung gemäß der Erfindung einschließt.Under In another aspect, the invention provides a vehicle, which is equipped with an internal combustion engine, preferably one Diesel engine including an exhaust device according to the invention.
  • Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt stellt die Erfindung ein Verfahren bereit zur Behandlung von Ruß enthaltendem Abgas aus einem Verbrennungsmotor, umfassend die Stufen von zuerst Überleiten des Ruß enthaltenden Abgases über einen Oxidationskatalysator, um NO in dem Abgas in NO2 zu überführen, dann Filtrieren des Gases, um Ruß auf einem Filter abzuscheiden, der in einem Abgassystem des Verbrennungsmotors angeordnet ist, Verbrennen des Rußes, der auf dem Filter abgeschieden ist, in NO2 bei bis zu 400 °C und dann Absorbieren von NOx aus dem Abgas in einem NOx-Absorber, wobei der Filter ein Wall-Flow-Filter ist, wie oben definiert.In another aspect, the invention provides a method of treating soot-containing exhaust gas from an internal combustion engine, comprising the steps of first passing the soot-containing exhaust gas over an oxidation catalyst to convert NO in the exhaust gas to NO 2 , then filtering the gas, to deposit soot on a filter disposed in an exhaust system of the internal combustion engine, burning the soot deposited on the filter in NO 2 at up to 400 ° C, and then absorbing NO x from the exhaust gas in a NO x Absorber, wherein the filter is a wall-flow filter as defined above.
  • Damit die Erfindung noch besser verstanden wird, wird Bezug genommen auf die beigefügte Zeichnung, die eine erhöhte Querschnittsansicht von einer Ausführungsform eines Filters zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung zeigt.In order to The invention will be better understood, reference is made to the attached drawing, the one increased Cross-sectional view of an embodiment of a filter for Use in the present invention shows.
  • Die 1 zeigt drei benachbarte Kanäle 4, 6, 8 von einem Cordierit Wabenfilter 10, der 200 cpsi (31 cm–2) aufweist und, vor der Verwendung, Poren von etwa 10 μm im Durchmesser. Der Kanal 6 ist verstopft an dem Stromaufwärtsende 12 des Filters 10, und die anderen zwei Kanäle 4, 8 sind jeweils verstopft oder verschlossen an dem Stromabwärtsende 14 des Filters 10. Auf diese Weise muss Gas, das in den Kanal 6 an dem Stromaufwärtsende eintritt, durch die Wände des Kanals 6 strömen oder vorbeiströmen, um das Stromabwärtsende des Filters 10 zu erreichen. Über einer Region oder einem Bereich oder eine Zone, die sich stromabwärts erstreckt von der Öffnung zum Kanal 6, tragen die Wände die Beschichtung 16, die eine Al2O3-Grundierungs- oder Washcoatträger umfasst und einen metallischen Pt Oxidationskatalysator. Die Beschichtung 16 blockiert oder versperrt die Poren der Filterwände. Über einer Region oder eines Bereichs oder einer Zone, die sich stromaufwärts erstreckt von dem Auslass bis zum Filter 10, tragen die Kanäle 4 und 8 die Beschichtungen 18, 20, die eine NOx-Absorberzusammensetzung tragen, die Bariumoxid (BaO) und eine NOx-Reduktionskatalysatorzusammensetzung, die Pt/Rh umfasst, einschließt. Um die Beschichtungen 18, 20 herzustellen, wird die Zone oder der Bereich, der mit der Beschichtung 20 beschichtet wird, erst mit einer Beschichtungsmasse (Resist) bedeckt, wie einem Wachs oder Stearinsäure, während der Auftragung der Beschichtung 18. Bei dieser Ausführungsform werden die Bereiche des Cordieritfilters 10, der die Beschichtungen 16, 18 einschließt, Gas undurchlässig gemacht durch das Vorliegen der Beschichtung. Zwischen den Beschichtungen 16 und 18 verbleiben die Wände der Kanäle 4, 6, 8 Gas durchlässig und stellen eine Filterzone 22 bereit.The 1 shows three adjacent channels 4 . 6 . 8th from a cordierite honeycomb filter 10 which has 200 cpsi (31 cm -2 ) and, before use, pores of about 10 μm in diameter. The channel 6 is clogged at the upstream end 12 of the filter 10 , and the other two channels 4 . 8th are each plugged or closed at the downstream end 14 of the filter 10 , This way, gas must enter the channel 6 enters at the upstream end, through the walls of the channel 6 flow or flow past the downstream end of the filter 10 to reach. Over a region or area or zone extending downstream from the opening to the channel 6 , the walls carry the coating 16 comprising an Al 2 O 3 primer or washcoat support and a metallic Pt oxidation catalyst. The coating 16 blocks or obstructs the pores of the filter walls. Over a region or region or zone that extends upstream from the outlet to the filter 10 , wear the channels 4 and 8th the coatings 18 . 20 bearing a NO x absorber composition including barium oxide (BaO) and a NO x reduction catalyst composition comprising Pt / Rh. To the coatings 18 . 20 The zone or area that will be covered with the coating will produce 20 coated, first covered with a coating (resist), such as a wax or stearic acid, during the application of the coating 18 , In this embodiment, the regions of the cordierite filter become 10 who the coatings 16 . 18 gas impermeable by the presence of the coating. Between the coatings 16 and 18 the walls of the channels remain 4 . 6 . 8th Gas permeable and provide a filtration zone 22 ready.
  • Dieselabgas, das in den Reaktor eintritt, unterliegt einer Oxidation von KW, CO und NO in Gegenwart der Beschichtung 16. Ruß in dem Gas wird an den Wänden der Kanäle 4, 6, 8 bei der Filterzone oder dem Filterbereich 22 gesammelt und wird durch NO2, das aus der Oxidation von NO stammt, verbrannt. Das Gas, das die Rußverbrennungsprodukte enthält, passiert oder dringt durch die Wand des Filters und kontaktiert die NOx-Abscheiderbeschichtung 18, die NO2 absorbiert. Wenn ausreichend NO2 gelagert oder gespeichert ist (als das Nitrat z.B.), was sichergestellt werden kann durch die fahrzeugeigene Diagnostik oder Diagnoseeinrichtung des Fahrzeugs, kann die Beschichtung 18 regeneriert werden mit einem fetten oder reichen Impuls von gasförmigen Abgas, d.h. Gas, das überschüssiges Redukti onsmittel, wie KW, einschließt. Der Fett/Mager-Betrieb oder periodische Fett/Mager-Durchlauf kann gesteuert werden unter Verwendung des Motormanagementsystems des Fahrzeugs. Das erhaltene NOx-reiche Gas kontaktiert die Beschichtung 20, die den NOx-Reduktionskatalysator einschließt, der die Oxidation von KW und CO die Reduktion von NOx in N2 bewirkt. Bei einer weiteren Ausführungsform, bei der die Beschichtung 20 ein SCR-Katalysator ist, kann ein NOx-spezifischer Reaktant, wie Ammoniak, an einem Stromaufwärtsende des Filters bei einer Rate und Temperatur injiziert werden, die es erlauben, dass nicht umgesetzter Ammoniak dem Oxidationskatalysator 16 entweicht und den Absorber 18 kontaktiert, der es regeneriert, und den Katalysator 20, über den es NOx zu N2 reduziert.Diesel exhaust gas entering the reactor undergoes oxidation of HC, CO and NO in the presence of the coating 16 , Soot in the gas gets on the walls of the channels 4 . 6 . 8th at the filter zone or the filter area 22 and is burned by NO 2 , which originates from the oxidation of NO. The gas that contains the Rußverbrennungsprodukte passes or permeates through the wall of the filter and contacts the NOx -Abscheiderbeschichtung 18 that absorbs NO 2 . If sufficient NO 2 is stored or stored (as the nitrate, for example), which can be ensured by the vehicle's own diagnostic or diagnostic device of the vehicle, the coating can 18 can be regenerated with a rich or rich pulse of gaseous exhaust gas, ie gas that includes excess reducing agent, such as HC. The rich / lean operation or periodic rich / lean run can be controlled using the vehicle's engine management system. The obtained NO x -rich gas contacts the coating 20 including the NO x reduction catalyst, which causes the oxidation of HC and CO to reduce NO x in N 2 . In a further embodiment, wherein the coating 20 For example, if an SCR catalyst is an NO x -specific reactant, such as ammonia, may be injected at an upstream end of the filter at a rate and temperature that allows unreacted ammonia to enter the oxidation catalyst 16 escapes and the absorber 18 contacted, who regenerates it, and the catalyst 20 over which it reduces NO x to N 2 .
  • Damit ein Verfahren der Herstellung des Filters zur Verwendung der Erfindung besser verstanden wird, wird das folgende Beispiel zum Zweck der Veranschaulichung bereitgestellt.In order to a method of making the filter for use with the invention will be better understood, the following example is for the purpose of illustration provided.
  • Das Substrat ist ein Cordieritwabenmonolith von der Qualität eines Filters aus quadratischen Querschnittskanälen mit 30 mm im Durchmesser und 150 mm Länge und weist einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm auf, in dem die Hälfte der Durchgänge der beiden Enden des Monoliths verstopft oder verschlossen sind, so dass jeder Kanal des Monoliths an dem einen oder anderen Ende verschlossen oder verstopft ist, und das entgegengesetzte Ende der seitlich und vertikal benachbarten Kanäle. Ein Ende des Monoliths wird als "Einlass" gekennzeichnet und 25 mm tief in eine wässrige Dispersion von hydratisiertem Al2O3 getaucht, dann herausgezogen, bei 100 °C getrocknet, und dann lässt man es abkühlen. Das Einlassende wird dann bis zu der gleichen Tiefe in eine wässrige Lösung von 2% w/w (Gew./Gew.) Platinchlorid getaucht. Der Monolith wird wie zuvor getrocknet.The substrate is a cordierite honeycomb monolith of the quality of a filter of square cross-sectional channels 30 mm in diameter and 150 mm in length and has an average pore diameter of 10 μm, in which half of the passages of both ends of the monolith are plugged or closed, so that each channel of the monolith is closed or plugged at one or the other end and the opposite end of the laterally and vertically adjacent channels. One end of the monolith is characterized as an "inlet" and dipped 25 mm deep into an aqueous dispersion of hydrated Al 2 O 3 , then withdrawn, dried at 100 ° C, and then allowed to cool. The inlet end is then dipped to the same depth in an aqueous solution of 2% w / w (w / w) platinum chloride. The monolith is dried as before.
  • Das nicht gekennzeichnete Ende des Monoliths wird hergestellt durch zuerst Eintauchen bis zu einer Tiefe von 25 mm im Wechsel in eine wässrige Lösung von Natriumstearat und dann Trocknen des erhaltenen Monoliths bei 100 °C. Der erhaltene Monolith wird dann in eine wässrige Chlorwasserstoffsäure und dann Wasser (zwei Wechsel) getaucht, um lösliche Bestandteile abzuspülen. Das Verfahren erzeugt eine unlöslich Stearinsäureschicht als Beschichtungsmasse (Resist), die jegliche Materialien ausschließt, die angewendet werden in neutraler oder saurer Lösung. Der mit der Beschichtungsmasse beschichtete Monolith wird dann eingetaucht bis zu einer Tiefe von 50 mm in eine wässrige Lösung von Bariumacetat und Platinchlorid und getrocknet. Dieses Eintauchen bringt diese Materialien auf eine Fläche stromaufwärts von der mit der Beschichtungsmasse (Resist) beschichteten Fläche auf. Dann wird der beschichtete Monolith eingetaucht in 5% w/w wässriges Natriumhydroxid bis zu einer Tiefe von 25 mm, um die Stearinsäurebeschichtungsmasse zu lösen. Diese Stufe wird zweimal wiederholt und darauf folgen zwei Spülgänge mit Wasser. Der beschichtete Monolith wird dann getrocknet. Der erhaltene Monolith wird dann eingetaucht bis zu einer Tiefe von 25 mm in die Al2O3 Dispersion, die an dem Einlassende verwendet wurde, und wie oben beschrieben. Der beschichtete Monolith wird dann getrocknet. Schließlich wird bis zu einer Tiefe von 25 mm in eine PURh Lösung eingetaucht. Der beschichtete Monolith wird dann getrocknet.The unmarked end of the monolith is prepared by first dipping to a depth of 25 mm alternating with an aqueous solution of sodium stearate and then drying the resulting monolith at 100 ° C. The resulting monolith is then dipped in an aqueous hydrochloric acid and then water (two changes) to rinse off soluble components. The process produces an insoluble stearic acid layer as a coating (resist) which excludes any materials that are used in neutral or acidic solution. The coated with the coating composition monolith is then immersed to a depth of 50 mm in an aqueous solution of barium acetate and platinum chloride and dried. This dipping places these materials on an area upstream of the coated with the (resist) coated surface. Then, the coated monolith is immersed in 5% w / w aqueous sodium hydroxide to a depth of 25 mm to dissolve the stearic acid coating. This step is repeated twice, followed by two rinses with water. The coated monolith is then dried. The resulting monolith is then immersed to a depth of 25 mm in the Al 2 O 3 dispersion used at the inlet end and as described above. The coated monolith is then dried. Finally, it is immersed in a PURh solution to a depth of 25 mm. The coated monolith is then dried.
  • Der erhaltene Monolith wird dann 1 h lang bei 500 °C calciniert, um die Metallsalze in Oxide oder Metalle zu überführen und die Oberfläche des Al2O3 zu entwickeln, um einen Filter bereitzustellen zur Verwendung in der Erfindung.The resulting monolith is then calcined for one hour at 500 ° C to convert the metal salts to oxides or metals and to develop the surface of the Al 2 O 3 to provide a filter for use in the invention.

Claims (18)

  1. Abgasvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei die Vorrichtung umfasst einen Wall-Flow-Filter (10), wobei der Filter umfasst eine Wabenanordnung, die eine Vielzahl von ersten Kanälen (6) definiert, die an einem Stromaufwärtsende verstopft sind (12) und eine Vielzahl von zweiten Kanälen (4,8), die an dem Stromaufwärtsende nicht verstopft sind aber an dem Stromabwärtsende verstopft sind (14), einen Oxidationskatalysator (16) zur Oxidation von NO in einem Abgas zu NO2, wobei der Oxidationskatalysator auf einer im Wesentlichen Gas undurchlässigen Zone an einem Stromaufwärtsende der zweiten Kanäle (4,8) angeordnet ist, eine Gas durchlässige Filterzone (22) stromabwärts von dem Oxidationskatalysator zum Abscheiden von Ruß und einen NOx-Absorber (18) stromabwärts von der Filterzone (22), wobei der NOx-Absorber an einer im Wesentlichen Gas undurchlässigen Zone auf den ersten Kanälen (6) angeordnet ist, wobei Ruß, der aus dem Abgas gefiltert wird, kontinuierlich verbrannt wird in NO2 bei bis zu 400 °C.Exhaust device for an internal combustion engine, the device comprising a wall-flow filter ( 10 ), the filter comprising a honeycomb arrangement comprising a multiplicity of first channels ( 6 ) which are plugged at an upstream end ( 12 ) and a plurality of second channels ( 4 . 8th ), which are not clogged at the upstream end but are clogged at the downstream end (14), an oxidation catalyst ( 16 ) for oxidizing NO in an exhaust gas to NO 2 , wherein the oxidation catalyst is disposed on a substantially gas-impermeable zone at an upstream end of the second channels ( 4 . 8th ) is arranged, a gas-permeable filter zone ( 22 ) downstream of the oxidation catalyst for separating soot and a NO x absorber ( 18 ) downstream of the filter zone ( 22 ), wherein the NO x absorber at a substantially gas-impermeable zone on the first channels ( 6 ), wherein soot filtered from the exhaust gas is continuously burned in NO 2 at up to 400 ° C.
  2. Abgasvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Anordnung der ersten und zweiten Kanäle so ist, dass seitlich und längs benachbarte Kanäle an entgegengesetzten Enden verstopft sind.Exhaust device according to claim 1, wherein the arrangement the first and second channels so is that side and along adjacent channels are clogged at opposite ends.
  3. Abgasvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Wabenanordnung ferner eine Vielzahl von dritten Kanälen umfasst, die nicht verstopft sind, um eine Durchströmungsüberbrückung zu den ersten und zweiten Kanälen bereitzustellen.Exhaust device according to claim 1 or 2, wherein the honeycomb arrangement further comprises a plurality of third channels, which are not clogged to a flow bypass to the first and second channels provide.
  4. Abgasvorrichtung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Oxidationskatalysator ein Platingruppenmetall (PGM), vorzugsweise Pt und/oder Pd, einschließt.Exhaust device according to claim 1, 2 or 3, wherein the oxidation catalyst is a platinum group metal (PGM), preferably Pt and / or Pd.
  5. Abgasvorrichtung gemäß einem vorstehenden Anspruch, die einen NOx-Reduktionskatalysator oder einen Katalysator (20) zur selektiven Katalysatorreduktion (SCR (selective catalytic reduction)) auf einer im Wesentlichen Gas undurchlässigen Zone auf den ersten Kanälen stromabwärts von dem NOx Absorber umfasst.An exhaust device according to any preceding claim, comprising a NO x reduction catalyst or a catalyst ( 20 ) for selective catalytic reduction (SCR) on a substantially gas impermeable zone on the first passages downstream of the NOx absorber.
  6. Abgasvorrichtung gemäß Anspruch 5, die Mittel zur Injektion von einem NOx spezifischen Reduktionsmittel in das Abgas stromaufwärts von dem SCR Katalysator umfasst.Exhaust device according to claim 5, comprising means for injecting NO x specific reducing agent into the exhaust gas upstream of the SCR catalyst.
  7. Abgasvorrichtung gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei der SCR Katalysator auf Kupfer basierende Materialien, Pt, ein gemischtes Oxid von Vanadium und Titan oder ein Zeolith oder Gemische von zwei oder mehr davon einschließt und vorzugsweise für V2O5/WO3/TiO2 steht.An exhaust device according to claim 5 or 6, wherein the SCR catalyst includes copper-based materials, Pt, a mixed oxide of vanadium and titanium, or a zeolite or mixtures of two or more thereof, and preferably represents V 2 O 5 / WO 3 / TiO 2 ,
  8. Abgasvorrichtung gemäß Anspruch 5, worin der NOx Reduktionskatalysator ein oder mehr PGMe umfasst, vorzugsweise Pt, Pt/Rh, Pd/Rh, oder Pt/Pd/Rh.An exhaust device according to claim 5, wherein the NO x reduction catalyst comprises one or more PGMs, preferably Pt, Pt / Rh, Pd / Rh, or Pt / Pd / Rh.
  9. Abgasvorrichtung gemäß einem vorstehenden Anspruch, die Mittel zur Injektion von einem Reduktionsmittel in das Abgas stromaufwärts von dem NOx-Absorber umfasst.Exhaust device according upstream comprises any preceding claim, the means for injecting a reducing agent into the exhaust gas from the NO x absorbent.
  10. Abgasvorrichtung gemäß einem vorstehenden Anspruch, die zusätzlich einen SOx-Absorber auf einer im Wesentlichen Gas undurchlässigen Zone auf den zweiten Kanälen stromaufwärts von dem Oxidationskatalysator umfasst.Exhaust device according to any preceding claim, which additionally comprises an upstream SO x absorber on a substantially gas impermeable zone on the second channels of the oxidation catalyst.
  11. Abgasvorrichtung gemäß einem vorstehenden Anspruch, wobei der NOx-Absorber oder der SOx-Absorber ein Erdalkalimetalloxid, ein Alkalimetalloxid oder ein Seltenerdmetalloxid oder Gemische von beliebigen zwei oder mehr davon einschließt.Exhaust device according to any preceding claim, wherein the NO x absorber or the SO x absorber an alkaline earth metal oxide, an alkali metal oxide or a rare earth metal oxide or mixtures of any two or more thereof includes.
  12. Abgasvorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Alkalimetall für Kalium, Natrium, Lithium, Rubidium oder Cäsium oder ein Gemisch von beliebigen zwei oder mehr davon steht, das Erdalkalimetall für Barium, Calcium, Strontium oder Magnesium oder ein Gemisch von beliebigen zwei oder mehr davon steht, oder das Seltenerdmetall für Cer, Lanthan oder Yttrium oder ein anderes Lanthanoid oder ein Gemisch von beliebigen zwei oder mehr davon steht.An exhaust device according to claim 11, wherein the alkali metal for potassium, Sodium, lithium, rubidium or cesium or a mixture of any two or more of them, the alkaline earth metal for barium, calcium, strontium or magnesium or a mixture of any two or more thereof, or the rare earth metal for Cerium, lanthanum or yttrium or another lanthanide or a mixture from any two or more of them.
  13. Abgasvorrichtung gemäß einem vorstehenden Anspruch, wobei der oder jeder Katalysator oder Absorber auf einem Oxidträger mit großer Oberfläche, vorzugsweise Aluminiumoxid, Titanoxid oder Zirconiumoxid, gehalten wird.Exhaust device according to any preceding claim, wherein the or each catalyst or absorber is supported on an oxide support greater Surface, preferably alumina, titania or zirconia becomes.
  14. Abgasvorrichtung gemäß einem vorstehenden Anspruch, wobei der Katalysator oder Absorber oder ein Träger, der den Katalysator oder Absorber hält, die Zone, einschließlich des Katalysators oder Absorbers, im Wesentlichen Gas undurchlässig macht.Exhaust device according to any preceding claim, wherein the catalyst or absorber or a carrier containing the catalyst or Absorber stops, the zone, including of the catalyst or absorber, substantially gas impermeable.
  15. Abgasvorrichtung gemäß einem vorstehenden Anspruch, wobei die Gegenwart von jedem Katalysator oder Absorber auf einem Wall-Flow-Filter den Ortsdruckabfall von dem Wall-Flow-Filter um einen Faktor von mindestens 2, vorzugsweise mindestens 10, erhöht.Exhaust device according to any preceding claim, the presence of any catalyst or absorber on a Wall-Flow-Filter the local pressure drop of the Wall-Flow-Filter a factor of at least 2, preferably at least 10, increased.
  16. Verbrennungsmotor, vorzugsweise ein Dieselmotor, der eine Abgasvorrichtung gemäß einem beliebigen vorstehenden Anspruch einschließt.Internal combustion engine, preferably a diesel engine, the an exhaust device according to any includes the preceding claim.
  17. Fahrzeug, ausgestattet mit einem Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 16.Vehicle equipped with an internal combustion engine according to claim 16th
  18. Verfahren zur Behandlung von Ruß enthaltendem Abgas aus einem Verbrennungsmotor, umfassend die Stufen von zuerst Überleiten des Ruß enthaltenden Abgases über einen Oxidationskatalysator, um NO in dem Abgas in NO2 zu überführen, dann Filtrieren des Gases, um Ruß auf einem Filter abzuscheiden, der in einem Abgassystem des Verbrennungsmotors angeordnet ist, Verbrennen des Rußes, der auf dem Filter abgeschieden ist, in NO2 bei bis zu 400 °C und dann Absorbieren von NOx aus dem Abgas in einem NOx-Absorber, wobei der Filter ein Wall-Flow-Filter (10) ist, wie in Anspruch 1 definiert.A method of treating soot-containing exhaust gas from an internal combustion engine, comprising the steps of first passing the soot-containing exhaust gas over an oxidation catalyst to convert NO in the exhaust gas to NO 2 , then filtering the gas to deposit soot on a filter that is in an exhaust system of the internal combustion engine is arranged, burning the soot deposited on the filter in NO 2 at up to 400 ° C and then absorbing NO x from the exhaust gas in a NO x absorber, wherein the filter is a wall-flow Filter ( 10 ) is as defined in claim 1.
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